CN116447194B - 一种双多级同步液压油缸及其智能化控制方法 - Google Patents

一种双多级同步液压油缸及其智能化控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双多级同步液压油缸及其智能化控制方法,属于液压油缸技术领域,包括:工作台;滑孔,滑孔设置为两个,两个滑孔均开设于工作台上;本发明通过控制移动齿轮的正反转便于带动底座前后移动,从而通过底座的移动调节两个多级液压缸主体的前后位置,通过蜗杆的转动带动蜗轮转动,蜗轮的转动带动第二转杆转动,并且通过第二转杆的转动带动安装座转动,通过安装座的转动同时带动两个多级液压缸主体转动,从而调节两个多级液压缸主体的角度,然后通过双向螺杆和螺母的螺纹配合带动多级液压缸主体移动,通过调节两个螺母的位置实现调节两个多级液压缸主体的位置,进而优化了调节两个多级液压缸主体之间间距的便捷性。

Description

一种双多级同步液压油缸及其智能化控制方法
技术领域
本发明涉及液压油缸智能化控制技术领域,更具体地说,涉及一种双多级同步液压油缸及其智能化控制方法。
背景技术
压油缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动的液压执行元件,它结构简单、工作可靠,用它来实现往复运动时,可免去减速装置,并且没有传动间隙,运动平稳,因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用,多级液压缸是一种由两级或多级活塞缸套装而成的液压油缸,其主要由缸盖、缸筒、套筒、活塞等零件组成。
现有技术中公开了部分有多级液压油缸的专利文件,申请号为CN202121617436.7的中国专利,公开了一种结构改进多级液压油缸,包括一级油缸,所述一级油缸的一端固定连接有密封盖,一级油缸的圆周一侧一体成型有第一底座和第二底座,第一底座和第二底座内分别插接有第一油管和第二油管,所述一级油缸内滑动连接有一级活塞,一级活塞圆周内壁螺纹连接有二级油缸,二级油缸内滑动连接有二级活塞,二级活塞的圆周外壁螺纹连接有输出杆,所述二级油缸的一端螺纹连接有端盖,端盖的圆周一侧开设有安装孔,所述密封盖的一侧固定连接有安装板。本实用新型能够在液压油缸出现故障时,可以对液压油缸进行拆卸,从而方便对液压油缸的维护,提升了液压油缸的拆卸的效率,方便液压油缸的使用。
上述专利中,多级液压油缸安装后,不便于调节两个多级液压油缸的位置,从而导致使用时便捷性变差,为此我们提出一种双多级同步液压油缸及其工作方法。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种双多级同步液压油缸及其智能化控制方法,本发明通过控制移动齿轮的正反转便于带动底座前后移动,从而通过底座的移动调节两个多级液压缸主体的前后位置,通过蜗杆的转动带动蜗轮转动,蜗轮的转动带动第二转杆转动,并且通过第二转杆的转动带动安装座转动,通过安装座的转动同时带动两个多级液压缸主体转动,从而调节两个多级液压缸主体的角度,然后通过双向螺杆和螺母的螺纹配合带动多级液压缸主体移动,通过调节两个螺母的位置实现调节两个多级液压缸主体的位置,进而优化了调节两个多级液压缸主体之间间距的便捷性。
本发明的另一个目的是提供一种双多级同步液压油缸及其控制算法,该算法可以更好地处理液压系统的非线性,提高同步控制的精度。
2.技术方案
为解决上述问题,本发明采用如下的技术方案:
一种双多级同步液压油缸及其工作方法,包括:
工作台;
滑孔,所述滑孔设置为两个,两个所述滑孔均开设于工作台上;
底座,所述底座设置于工作台上;
安装座,所述安装座转动连接于底座内,所述安装座上开设有安装槽;
多级液压缸主体,所述多级液压缸主体设置为两个,两个所述多级液压缸主体均设置于安装座上;
移动机构,所述移动机构设置于工作台上,所述移动机构与底座相连;
调节机构,所述调节机构设置于安装座上,所述调节机构与两个多级液压缸主体相连。
作为本发明的一种优选方案,所述移动机构包括第一驱动组件和移动组件,所述第一驱动组件和移动组件均设置于工作台上,所述第一驱动组件和移动组件相连。
作为本发明的一种优选方案,所述移动组件包括滑板、第一转杆、移动齿轮和齿条,所述滑板、移动齿轮和齿条均设置为两个,两个所述滑板分别滑动连接于两个滑孔内,且两个滑板均固定连接于底座的底部,所述第一转杆转动连接于两个滑板之间,两个所述移动齿轮均固定连接于第一转杆的表面,两个所述齿条均固定连接于工作台的底部,且两个齿条分别与两个移动齿轮相啮合。
作为本发明的一种优选方案,所述第一驱动组件包括滑座、底板、第一电机、第一齿轮和第二齿轮,所述滑座设置为两个,两个所述滑座均滑动连接于第一转杆的表面,且两个滑座均与工作台的底部滑动配合,所述底板固定连接于两个滑座的底部,所述第一电机安装于底板上,所述第一齿轮固定连接于第一电机的输出端,所述第二齿轮固定连接于第一转杆的表面,且第二齿轮与第一齿轮相啮合。
作为本发明的一种优选方案,所述调节机构包括旋转组件、第二驱动组件和调节组件,所述旋转组件、第二驱动组件和调节组件均设置于工作台上,所述旋转组件与安装座相连,所述第二驱动组件和调节组件相连。
作为本发明的一种优选方案,所述旋转组件包括保护壳、第二电机、蜗杆、蜗轮和第二转杆,所述第二转杆固定连接于安装座的右端,且第二转杆活动贯穿底座,所述保护壳安装于底座的右端,所述第二电机安装于保护壳的前端,且第二电机的输出端活动贯穿保护壳,所述蜗杆固定连接于第二电机的输出端,所述蜗轮固定连接于第二转杆的表面,且蜗轮与蜗杆相啮合。
作为本发明的一种优选方案,所述调节组件包括限位槽、双向螺杆、螺母、滑块和限位板,所述限位槽、螺母和滑块均设置为两个,两个所述限位槽分别开设于安装槽的前后内壁,所述双向螺杆转动连接于安装槽内,两个所述螺母分别螺纹连接于双向螺杆的左右两侧,两个所述滑块分别固定连接于两个螺母的表面,所述限位板设置为两组,两组所述限位板分别固定连接于两个滑块的前后两侧,两组所述限位板分别滑动连接于两个限位槽内,两个所述多级液压缸主体分别设置于两个滑块上。
作为本发明的一种优选方案,所述第二驱动组件包括定位板、第三电机、第三齿轮和第四齿轮,所述定位板安装于安装槽内,所述第三电机安装于定位板的左端,所述第三齿轮固定连接于第三电机的输出端,所述第四齿轮固定连接于双向螺杆的表面,且第四齿轮与第三齿轮相啮合。
作为本发明的一种优选方案,两个所述多级液压缸主体的表面均固定连接有连接件,两个所述多级液压缸主体通过螺钉和连接件的配合安装在滑块上,所述安装槽内固定连接有挡板,所述工作台下端四角处均固定连接有支撑腿。
一种双多级同步液压油缸的工作方法,包括如下步骤:
S1、当需要调节两个多级液压缸主体的前后位置时,启动第一电机的输出端转动,通过第一电机的输出端转动带动第一齿轮转动,通过第一齿轮的转动带动第二齿轮的转动,并且通过第二齿轮的转动带动第一转杆转动,第一转杆的转动同时带动两个移动齿轮转动,两个移动齿轮的转动使得两个移动齿轮在两个齿条上移动,通过移动齿轮和齿条的啮合使得移动齿轮移动,移动齿轮的移动带动第一转杆移动,并且通过第一转杆的移动带动滑板和底座移动,通过控制移动齿轮的正反转便于带动底座前后移动,从而通过底座的移动调节两个多级液压缸主体的前后位置,从而优化多级液压缸主体使用便捷性;
S2、当需要旋转两个多级液压缸主体的角度时,启动第二电机的输出端转动带动蜗杆转动,通过蜗杆的转动带动蜗轮转动,蜗轮的转动带动第二转杆转动,并且通过第二转杆的转动带动安装座转动,通过安装座的转动同时带动两个多级液压缸主体转动,从而调节两个多级液压缸主体的角度;
S3、当需要调节两个多级液压缸主体之间的距离时,启动第三电机的输出端转动,第三电机的输出端转动带动第三齿轮转动,通过第三齿轮的转动带动第四齿轮转动,第四齿轮的转动带动双向螺杆转动,通过双向螺杆的转动同时带动两个螺母向相远离或相靠近的一端移动,通过螺母的移动带动滑块移动,并且通过滑块的移动带动多级液压缸主体移动,从而通过调节两个螺母的位置实现调节两个多级液压缸主体的位置,进而优化了调节两个多级液压缸主体之间间距的便捷性。
3.有益效果
相比于现有技术,本发明的优点在于:
(1)本方案中,启动第一电机的输出端转动,通过第一电机的输出端转动带动第一齿轮转动,通过第一齿轮的转动带动第二齿轮的转动,并且通过第二齿轮的转动带动第一转杆转动,第一转杆的转动同时带动两个移动齿轮转动,两个移动齿轮的转动使得两个移动齿轮在两个齿条上移动,通过移动齿轮和齿条的啮合使得移动齿轮移动,移动齿轮的移动带动第一转杆移动,并且通过第一转杆的移动带动滑板和底座移动,通过控制移动齿轮的正反转便于带动底座前后移动,从而通过底座的移动调节两个多级液压缸主体的前后位置。
(2)本方案中,启动第二电机的输出端转动带动蜗杆转动,通过蜗杆的转动带动蜗轮转动,蜗轮的转动带动第二转杆转动,并且通过第二转杆的转动带动安装座转动,通过安装座的转动同时带动两个多级液压缸主体转动,从而调节两个多级液压缸主体的角度。
(3)本方案中,启动第三电机的输出端转动,第三电机的输出端转动带动第三齿轮转动,通过第三齿轮的转动带动第四齿轮转动,第四齿轮的转动带动双向螺杆转动,通过双向螺杆的转动同时带动两个螺母向相远离或相靠近的一端移动,通过螺母的移动带动滑块移动,并且通过滑块的移动带动多级液压缸主体移动,从而通过调节两个螺母的位置实现调节两个多级液压缸主体的位置,进而优化了调节两个多级液压缸主体之间间距的便捷性。
(4)本发明的双多级同步液压油缸,在工作过程中采用模糊逻辑控制算法,可以更好地处理液压系统的非线性,避免了PID控制算法参数调节繁琐的问题,从而提高了同步控制的精度和效率。
附图说明
图1为本发明的主视立体图;
图2为本发明的仰视立体图;
图3为本发明的主视剖视图;
图4为本发明的整体爆炸图;
图5为本发明的移动机构与调节机构示意图
图6为本发明的移动机构爆炸图
图7为本发明的调节机构爆炸图。
图中标号说明:
1、工作台;2、底座;3、滑孔;4、滑板;5、第一转杆;6、移动齿轮;7、滑座;8、底板;9、第一电机;10、第一齿轮;11、第二齿轮;12、齿条;13、安装座;14、安装槽;15、限位槽;16、挡板;17、保护壳;18、第二电机;19、蜗杆;20、蜗轮;21、第二转杆;22、双向螺杆;23、螺母;24、滑块;25、限位板;26、多级液压缸主体;27、连接件;28、螺钉;29、定位板;30、第三电机;31、第三齿轮;32、第四齿轮;33、支撑腿。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例:
请参阅图1-7,一种双多级同步液压油缸及其工作方法,包括:
工作台1;
滑孔3,滑孔3设置为两个,两个滑孔3均开设于工作台1上;
底座2,底座2设置于工作台1上;
安装座13,安装座13转动连接于底座2内,安装座13上开设有安装槽14;
多级液压缸主体26,多级液压缸主体26设置为两个,两个多级液压缸主体26均设置于安装座13上。
本实施例中,滑孔3的开设是为了便于和滑板4滑动配合的,底座2是为了便于转动连接安装座13的,安装槽14的开设是为了便于滑块24滑动的,本发明通过控制移动齿轮6的正反转便于带动底座2前后移动,从而通过底座2的移动调节两个多级液压缸主体26的前后位置,通过蜗杆19的转动带动蜗轮20转动,蜗轮20的转动带动第二转杆21转动,并且通过第二转杆21的转动带动安装座13转动,通过安装座13的转动同时带动两个多级液压缸主体26转动,从而调节两个多级液压缸主体26的角度,然后通过双向螺杆22和螺母23的螺纹配合带动多级液压缸主体26移动,通过调节两个螺母23的位置实现调节两个多级液压缸主体26的位置,进而优化了调节两个多级液压缸主体26之间间距的便捷性。
具体的,移动机构包括第一驱动组件和移动组件,第一驱动组件和移动组件均设置于工作台1上,第一驱动组件和移动组件相连。
本实施例中,移动机构包括第一驱动组件和移动组件,第一驱动组件和移动组件均设置于工作台1上,第一驱动组件和移动组件相连。
具体的,移动组件包括滑板4、第一转杆5、移动齿轮6和齿条12,滑板4、移动齿轮6和齿条12均设置为两个,两个滑板4分别滑动连接于两个滑孔3内,且两个滑板4均固定连接于底座2的底部,第一转杆5转动连接于两个滑板4之间,两个移动齿轮6均固定连接于第一转杆5的表面,两个齿条12均固定连接于工作台1的底部,且两个齿条12分别与两个移动齿轮6相啮合。
本实施例中,第一转杆5的转动同时带动两个移动齿轮6转动,两个移动齿轮6的转动使得两个移动齿轮6在两个齿条12上移动,通过移动齿轮6和齿条12的啮合使得移动齿轮6移动,移动齿轮6的移动带动第一转杆5移动,并且通过第一转杆5的移动带动滑板4和底座2移动,通过控制移动齿轮6的正反转便于带动底座2前后移动,从而通过底座2的移动调节两个多级液压缸主体26的前后位置。
具体的,第一驱动组件包括滑座7、底板8、第一电机9、第一齿轮10和第二齿轮11,滑座7设置为两个,两个滑座7均滑动连接于第一转杆5的表面,且两个滑座7均与工作台1的底部滑动配合,底板8固定连接于两个滑座7的底部,第一电机9安装于底板8上,第一齿轮10固定连接于第一电机9的输出端,第二齿轮11固定连接于第一转杆5的表面,且第二齿轮11与第一齿轮10相啮合。
本实施例中,滑座7是为了便于和第一转杆5滑动配合的,底板8是为了便于安装第一电机9的,启动第一电机9的输出端转动,通过第一电机9的输出端转动带动第一齿轮10转动,通过第一齿轮10的转动带动第二齿轮11的转动,并且通过第二齿轮11的转动带动第一转杆5转动。
具体的,调节机构包括旋转组件、第二驱动组件和调节组件,旋转组件、第二驱动组件和调节组件均设置于工作台1上,旋转组件与安装座13相连,第二驱动组件和调节组件相连。
本实施例中,调节机构包括旋转组件、第二驱动组件和调节组件,旋转组件、第二驱动组件和调节组件均设置于工作台1上,旋转组件与安装座13相连,第二驱动组件和调节组件相连。
具体的,旋转组件包括保护壳17、第二电机18、蜗杆19、蜗轮20和第二转杆21,第二转杆21固定连接于安装座13的右端,且第二转杆21活动贯穿底座2,保护壳17安装于底座2的右端,第二电机18安装于保护壳17的前端,且第二电机18的输出端活动贯穿保护壳17,蜗杆19固定连接于第二电机18的输出端,蜗轮20固定连接于第二转杆21的表面,且蜗轮20与蜗杆19相啮合。
本实施例中,保护壳17是为了便于安装第二电机18的,同时保护壳17是为了便于保护蜗杆19和蜗轮20的,启动第二电机18的输出端转动带动蜗杆19转动,通过蜗杆19的转动带动蜗轮20转动,蜗轮20的转动带动第二转杆21转动,并且通过第二转杆21的转动带动安装座13转动,通过安装座13的转动同时带动两个多级液压缸主体26转动,从而调节两个多级液压缸主体26的角度。
具体的,调节组件包括限位槽15、双向螺杆22、螺母23、滑块24和限位板25,限位槽15、螺母23和滑块24均设置为两个,两个限位槽15分别开设于安装槽14的前后内壁,双向螺杆22转动连接于安装槽14内,两个螺母23分别螺纹连接于双向螺杆22的左右两侧,两个滑块24分别固定连接于两个螺母23的表面,限位板25设置为两组,两组限位板25分别固定连接于两个滑块24的前后两侧,两组限位板25分别滑动连接于两个限位槽15内,两个多级液压缸主体26分别设置于两个滑块24上。
本实施例中,双向螺杆22的转动同时带动两个螺母23向相远离或相靠近的一端移动,通过螺母23的移动带动滑块24移动,并且通过滑块24的移动带动多级液压缸主体26移动,从而通过调节两个螺母23的位置实现调节两个多级液压缸主体26的位置,限位槽15的开设是为了便于和限位板25滑动配合的,通过限位槽15和限位板25的滑动配合便于对滑块24限位,以便于在安装座13转动时,滑块24不会从安装槽14内掉落。
具体的,第二驱动组件包括定位板29、第三电机30、第三齿轮31和第四齿轮32,定位板29安装于安装槽14内,第三电机30安装于定位板29的左端,第三齿轮31固定连接于第三电机30的输出端,第四齿轮32固定连接于双向螺杆22的表面,且第四齿轮32与第三齿轮31相啮合。
本实施例中,定位板29是为了便于安装第三电机30的,启动第三电机30的输出端转动,第三电机30的输出端转动带动第三齿轮31转动,通过第三齿轮31的转动带动第四齿轮32转动,第四齿轮32的转动带动双向螺杆22转动。
具体的,两个多级液压缸主体26的表面均固定连接有连接件27,两个多级液压缸主体26通过螺钉28和连接件27的配合安装在滑块24上,安装槽14内固定连接有挡板16,工作台1下端四角处均固定连接有支撑腿33。
本实施例中,连接件27是为了便于和螺钉28相互配合的,通过螺钉28螺纹连接在滑块24上,以便于通过螺钉28和连接件27的配合将多级液压缸主体26安装在滑块24上,支撑腿33是为了便于支撑工作台1的。
一种双多级同步液压油缸的工作方法,包括如下步骤:
S1、当需要调节两个多级液压缸主体26的前后位置时,启动第一电机9的输出端转动,通过第一电机9的输出端转动带动第一齿轮10转动,通过第一齿轮10的转动带动第二齿轮11的转动,并且通过第二齿轮11的转动带动第一转杆5转动,第一转杆5的转动同时带动两个移动齿轮6转动,两个移动齿轮6的转动使得两个移动齿轮6在两个齿条12上移动,通过移动齿轮6和齿条12的啮合使得移动齿轮6移动,移动齿轮6的移动带动第一转杆5移动,并且通过第一转杆5的移动带动滑板4和底座2移动,通过控制移动齿轮6的正反转便于带动底座2前后移动,从而通过底座2的移动调节两个多级液压缸主体26的前后位置,从而优化多级液压缸主体26使用便捷性;
S2、当需要旋转两个多级液压缸主体26的角度时,启动第二电机18的输出端转动带动蜗杆19转动,通过蜗杆19的转动带动蜗轮20转动,蜗轮20的转动带动第二转杆21转动,并且通过第二转杆21的转动带动安装座13转动,通过安装座13的转动同时带动两个多级液压缸主体26转动,从而调节两个多级液压缸主体26的角度;
S3、当需要调节两个多级液压缸主体26之间的距离时,启动第三电机30的输出端转动,第三电机30的输出端转动带动第三齿轮31转动,通过第三齿轮31的转动带动第四齿轮32转动,第四齿轮32的转动带动双向螺杆22转动,通过双向螺杆22的转动同时带动两个螺母23向相远离或相靠近的一端移动,通过螺母23的移动带动滑块24移动,并且通过滑块24的移动带动多级液压缸主体26移动,从而通过调节两个螺母23的位置实现调节两个多级液压缸主体26的位置,进而优化了调节两个多级液压缸主体26之间间距的便捷性。
本发明在工作过程中实现了智能化控制,控制过程中包括一个控制器,该控制器执行以下工作步骤:
通过传感器(位移传感器)和控制器相连,获取每个液压油缸的实时位移数据;根据所获取的实时位移数据,利用模糊逻辑控制算法计算出每个液压油缸的控制量;控制每个液压油缸按照所计算出的控制量进行操作,从而实现同步控制;具体过程为:
设定位移误差和误差变化率的模糊集及其隶属度函数;
首先需要定义位移误差e(k)和误差变化率de(k)的模糊集及其隶属度函数。假设位移误差和误差变化率都可以分为三个模糊集:Negative(N)、Zero(Z)、Positive(P);
为了简化问题,设定隶属度函数为三角形隶属度函数,具体如下:
μe_N(x)=max(0,1-|x|/a) μe_Z(x)=max(0,1-|x|/b)μe_P(x)=max(0,1-|x|/c)
这里,μe_N(x)、μe_Z(x)和μe_P(x)分别是位移误差e(x)在Negative(负),Zero(零),Positive(正)这三个模糊集中的隶属度函数。a、b、c是用于调整模糊集模糊边界的参数,可以通过训练数据进行学习和优化;
μe_N(x):表示位移误差e(x)在Negative模糊集中的隶属度,也就是说,它描述了e(x)为负的程度。如果μe_N(x)的值越接近1,那么e(x)就越可能是负的;如果μe_N(x)的值越接近0,那么e(x)就越不可能是负的。
μe_Z(x):表示位移误差e(x)在Zero模糊集中的隶属度,也就是说,它描述了e(x)为零的程度。如果μe_Z(x)的值越接近1,那么e(x)就越可能接近零;如果μe_Z(x)的值越接近0,那么e(x)就越不可能接近零。
μe_P(x):表示位移误差e(x)在Positive模糊集中的隶属度,也就是说,它描述了e(x)为正的程度。如果μe_P(x)的值越接近1,那么e(x)就越可能是正的;如果μe_P(x)的值越接近0,那么e(x)就越不可能是正的。
根据当前的位移误差和误差变化率,利用模糊推理得出每个液压油缸的控制量的模糊值;模糊推理是基于模糊逻辑的推理方式,它使用模糊的输入量来得出模糊的输出量;这里使用Mamdani模糊推理方法,它由9条模糊规则组成,如下:
If e(k) is N and de(k) is N then u(k) is N
(含义为:如果位移误差和误差变化率都是负(Negative),则控制量应该是负。这意味着,如果系统位移过小且趋势还在继续变小,控制器应该增大输出,使得系统的位移增大。)
If e(k) is N and de(k) is Z then u(k) is N
(含义为:如果位移误差是负,误差变化率是零(Zero),则控制量应该是负。这意味着,如果系统位移过小但趋势已经停止变化,控制器应该增大输出,使得系统的位移增大。)
If e(k) is N and de(k) is P then u(k) is Z
(含义为:如果位移误差是负,误差变化率是正(Positive),则控制量应该是零。这意味着,如果系统位移过小但趋势正在朝着增大的方向变化,控制器应该保持当前的输出,观察系统的变化。)
If e(k) is Z and de(k) is N then u(k) is N
If e(k) is Z and de(k) is Z then u(k) is Z
If e(k) is Z and de(k) is P then u(k) is P
If e(k) is P and de(k) is N then u(k) is Z
If e(k) is P and de(k) is Z then u(k) is P
If e(k) is P and de(k) is P then u(k) is P
利用解模糊方法,如重心法,将控制量的模糊值转化为精确值;具体公式如下:
u*=Σ[u(k)*μu(u(k))]/Σμu(u(k))
其中,u*是最终的控制量,u(k)是每个模糊集的代表值,μu(u(k))是u(k)的隶属度。
本发明在工作过程中采用模糊逻辑控制算法,可以更好地处理液压系统的非线性,避免了PID控制算法参数调节繁琐的问题,从而提高了同步控制的精度和效率。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种双多级同步液压油缸,其特征在于,包括:
工作台(1);
滑孔(3),所述滑孔(3)设置为两个,两个所述滑孔(3)均开设于工作台(1)上;
底座(2),所述底座(2)设置于工作台(1)上;
安装座(13),所述安装座(13)转动连接于底座(2)内,所述安装座(13)上开设有安装槽(14);
多级液压缸主体(26),所述多级液压缸主体(26)设置为两个,两个所述多级液压缸主体(26)均设置于安装座(13)上;
移动机构,所述移动机构设置于工作台(1)上,所述移动机构与底座(2)相连,所述移动机构包括第一驱动组件和移动组件,所述第一驱动组件和移动组件均设置于工作台(1)上,所述第一驱动组件和移动组件相连,所述移动组件包括滑板(4)、第一转杆(5)、移动齿轮(6)和齿条(12),所述滑板(4)、移动齿轮(6)和齿条(12)均设置为两个,两个所述滑板(4)分别滑动连接于两个滑孔(3)内,且两个滑板(4)均固定连接于底座(2)的底部,所述第一转杆(5)转动连接于两个滑板(4)之间,两个所述移动齿轮(6)均固定连接于第一转杆(5)的表面,两个所述齿条(12)均固定连接于工作台(1)的底部,且两个齿条(12)分别与两个移动齿轮(6)相啮合,所述第一驱动组件包括滑座(7)、底板(8)、第一电机(9)、第一齿轮(10)和第二齿轮(11),所述滑座(7)设置为两个,两个所述滑座(7)均滑动连接于第一转杆(5)的表面,且两个滑座(7)均与工作台(1)的底部滑动配合,所述底板(8)固定连接于两个滑座(7)的底部,所述第一电机(9)安装于底板(8)上,所述第一齿轮(10)固定连接于第一电机(9)的输出端,所述第二齿轮(11)固定连接于第一转杆(5)的表面,且第二齿轮(11)与第一齿轮(10)相啮合;
调节机构,所述调节机构设置于安装座(13)上,所述调节机构与两个多级液压缸主体(26)相连,所述调节机构包括旋转组件、第二驱动组件和调节组件,所述旋转组件、第二驱动组件和调节组件均设置于工作台(1)上,所述旋转组件与安装座(13)相连,所述第二驱动组件和调节组件相连,所述旋转组件包括保护壳(17)、第二电机(18)、蜗杆(19)、蜗轮(20)和第二转杆(21),所述第二转杆(21)固定连接于安装座(13)的右端,且第二转杆(21)活动贯穿底座(2),所述保护壳(17)安装于底座(2)的右端,所述第二电机(18)安装于保护壳(17)的前端,且第二电机(18)的输出端活动贯穿保护壳(17),所述蜗杆(19)固定连接于第二电机(18)的输出端,所述蜗轮(20)固定连接于第二转杆(21)的表面,且蜗轮(20)与蜗杆(19)相啮合,所述调节组件包括限位槽(15)、双向螺杆(22)、螺母(23)、滑块(24)和限位板(25),所述限位槽(15)、螺母(23)和滑块(24)均设置为两个,两个所述限位槽(15)分别开设于安装槽(14)的前后内壁,所述双向螺杆(22)转动连接于安装槽(14)内,两个所述螺母(23)分别螺纹连接于双向螺杆(22)的左右两侧,两个所述滑块(24)分别固定连接于两个螺母(23)的表面,所述限位板(25)设置为两组,两组所述限位板(25)分别固定连接于两个滑块(24)的前后两侧,两组所述限位板(25)分别滑动连接于两个限位槽(15)内,两个所述多级液压缸主体(26)分别设置于两个滑块(24)上,所述第二驱动组件包括定位板(29)、第三电机(30)、第三齿轮(31)和第四齿轮(32),所述定位板(29)安装于安装槽(14)内,所述第三电机(30)安装于定位板(29)的左端,所述第三齿轮(31)固定连接于第三电机(30)的输出端,所述第四齿轮(32)固定连接于双向螺杆(22)的表面,且第四齿轮(32)与第三齿轮(31)相啮合;
两个所述多级液压缸主体(26)的表面均固定连接有连接件(27),两个所述多级液压缸主体(26)通过螺钉(28)和连接件(27)的配合安装在滑块(24)上,所述安装槽(14)内固定连接有挡板(16),所述工作台(1)下端四角处均固定连接有支撑腿(33)。
2.一种双多级同步液压油缸的智能化控制方法,其特征在于,使用了权利要求1所述的一种双多级同步液压油缸,包括如下步骤:
S1、当需要调节两个多级液压缸主体(26)的前后位置时,启动第一电机(9)的输出端转动,通过第一电机(9)的输出端转动带动第一齿轮(10)转动,通过第一齿轮(10)的转动带动第二齿轮(11)的转动,并且通过第二齿轮(11)的转动带动第一转杆(5)转动,第一转杆(5)的转动同时带动两个移动齿轮(6)转动,两个移动齿轮(6)的转动使得两个移动齿轮(6)在两个齿条(12)上移动,通过移动齿轮(6)和齿条(12)的啮合使得移动齿轮(6)移动,移动齿轮(6)的移动带动第一转杆(5)移动,并且通过第一转杆(5)的移动带动滑板(4)和底座(2)移动,通过控制移动齿轮(6)的正反转便于带动底座(2)前后移动,从而通过底座(2)的移动调节两个多级液压缸主体(26)的前后位置,从而优化多级液压缸主体(26)使用便捷性;
S2、当需要旋转两个多级液压缸主体(26)的角度时,启动第二电机(18)的输出端转动带动蜗杆(19)转动,通过蜗杆(19)的转动带动蜗轮(20)转动,蜗轮(20)的转动带动第二转杆(21)转动,并且通过第二转杆(21)的转动带动安装座(13)转动,通过安装座(13)的转动同时带动两个多级液压缸主体(26)转动,从而调节两个多级液压缸主体(26)的角度;
S3、当需要调节两个多级液压缸主体(26)之间的距离时,启动第三电机(30)的输出端转动,第三电机(30)的输出端转动带动第三齿轮(31)转动,通过第三齿轮(31)的转动带动第四齿轮(32)转动,第四齿轮(32)的转动带动双向螺杆(22)转动,通过双向螺杆(22)的转动同时带动两个螺母(23)向相远离或相靠近的一端移动,通过螺母(23)的移动带动滑块(24)移动,并且通过滑块(24)的移动带动多级液压缸主体(26)移动,从而通过调节两个螺母(23)的位置实现调节两个多级液压缸主体(26)的位置,进而优化了调节两个多级液压缸主体(26)之间间距的便捷性。
3.根据权利要求2所述的一种双多级同步液压油缸的智能化控制方法,其特征在于,还包括一个控制器,该控制器和传感器相连执行以下步骤:
获取每个液压油缸的实时位移数据;根据所获取的实时位移数据,利用模糊逻辑控制算法计算出每个液压油缸的控制量;控制每个液压油缸按照所计算出的控制量进行操作,从而实现同步控制;具体过程为:
设定位移误差和误差变化率的模糊集及其隶属度函数;
首先需要定义位移误差e(k)和误差变化率de(k)的模糊集及其隶属度函数;
假设位移误差和误差变化率分为三个模糊集:Negative(N)、Zero(Z)、Positive(P);
为了简化问题,设定隶属度函数为三角形隶属度函数,具体如下:
μe_N(x)=max(0,1-|x|/a)μe_Z(x)=max(0,1-|x|/b)μe_P(x)=max(0,1-|x|/c)
这里,a、b、c是用于调整模糊集模糊边界的参数,通过训练数据进行学习和优化;
根据当前的位移误差和误差变化率,利用模糊推理得出每个液压油缸的控制量的模糊值;模糊推理是基于模糊逻辑的推理方式,它使用模糊的输入量来得出模糊的输出量;这里使用Mamdani模糊推理方法,它由9条模糊规则组成,如下:
If e(k)is N and de(k)is N then u(k)is N
If e(k)is N and de(k)is Z then u(k)is N
If e(k)is N and de(k)is P then u(k)is Z
If e(k)is Z and de(k)is N then u(k)is N
If e(k)is Z and de(k)is Z then u(k)is Z
If e(k)is Z and de(k)is P then u(k)is P
If e(k)is P and de(k)is N then u(k)is Z
If e(k)is P and de(k)is Z then u(k)is P
If e(k)is P and de(k)is P then u(k)is P
利用重心法,将控制量的模糊值转化为精确值;具体公式如下:
u*=Σ[u(k)*μu(u(k))]/Σμu(u(k))
其中,u*是最终的控制量,u(k)是每个模糊集的代表值,μu(u(k))是u(k)的隶属度。
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